Probabilmente succede ogni minuto della giornata: una bambina chiede di vedere la foto che il suo genitore le ha appena fatto. Oggi, grazie a smartphone e altre fotocamere digitali, possiamo vedere immediatamente le istantanee, che lo desideriamo o no. Ma nel 1944 quando Jennifer Land, 3 anni, chiese di vedere la foto delle vacanze di famiglia che suo padre aveva appena scattato, la tecnologia non esisteva. Così l'ha inventato suo padre, Edwin Land.
La fotocamera Polaroid originale ha liberato gli utenti dalla necessità di camminare in una camera oscura per sviluppare le loro immagini. (Lindsay Moe / Unsplash, CC BY) Tre anni dopo, dopo numerosi sviluppi scientifici, Land e la sua Polaroid Corporation realizzarono il miracolo dell'imaging quasi istantaneo. L'esposizione del film e l'hardware di elaborazione sono contenuti all'interno della fotocamera; non c'è confusione o confusione per il fotografo che punta e scatta e poi guarda l'immagine materializzarsi sulla foto una volta che esce dalla fotocamera.
La terra è probabilmente meglio conosciuta per la "foto istantanea" - o il progenitore spirituale dell'onnipresente selfie di oggi. La sua fotocamera Polaroid è stata rilasciata per la prima volta commercialmente nel 1948 in punti vendita e prezzi destinati alla classe media del dopoguerra. Ma questa è solo una delle tante innovazioni tecnologiche che la Terra ha inventato e commercializzato, la maggior parte delle quali è incentrata sulla luce e sul modo in cui interagisce con i materiali. La tecnologia utilizzata per mostrare un film in 3D e gli occhiali che indossiamo a teatro sono stati resi possibili da Land e dai suoi colleghi. La telecamera a bordo dell'aereo spia U-2, come descritto nel film Bridge of Spies, era un prodotto terrestre, così come alcuni aspetti della meccanica dell'aereo. Ha anche lavorato su problemi teorici, attingendo a una profonda comprensione sia della chimica che della fisica.
Sono uno scienziato della visione che ha toccato molti dei campi in cui Land ha fatto grandi progressi, attraverso il mio lavoro su nuovi metodi di imaging, tecniche di elaborazione delle immagini e visione dei colori umani. Come destinatario 2018 della medaglia Edwin H. Land, assegnata dalla Optical Society of America e dalla Society for Imaging Science and Technology, il mio lavoro si basa sulle innovazioni tecnologiche di Land che hanno reso possibile l'imaging moderno.
Controllo delle proprietà della luce
La prima svolta nell'ottica di Edwin Land avvenne da giovane, quando scoprì un metodo conveniente e conveniente per controllare una delle proprietà fondamentali della luce: la polarizzazione.
Puoi pensare alla luce come onde che si propagano da una fonte. La maggior parte delle sorgenti luminose produce una miscela di onde con tutte le diverse proprietà fisiche, come la lunghezza d'onda e l'ampiezza della vibrazione. La luce è considerata polarizzata se l'ampiezza varia in modo coerente perpendicolare alla direzione in cui l'onda sta viaggiando.
Un filtro polarizzante può bloccare tutte le onde luminose che non corrispondono al suo orientamento. (Fouad A. Saad / Shutterstock.com) Dato il materiale giusto per il passaggio delle onde luminose, le onde luminose possono essere ruotate su un altro piano, rallentate o bloccate. I moderni occhiali 3D funzionano perché un occhio riceve onde di luce che vibrano lungo il piano orizzontale mentre l'altro occhio riceve la luce che vibra lungo il piano verticale.
Prima di Land, i ricercatori hanno costruito componenti per controllare la polarizzazione dai cristalli di rocca, ai quali sono stati assegnati nomi e proprietà quasi magici, sebbene abbiano semplicemente diminuito la velocità o l'ampiezza delle onde luminose che viaggiano a orientamenti specifici. La terra ha creato "polarizzatori" coltivando piccoli cristalli e incorporandoli in fogli di plastica, alterando la luce che passa attraverso a seconda del suo orientamento in relazione alle file di cristalli. Il suo polarizzatore economico ha permesso di filtrare la luce in modo affidabile e praticamente in modo che solo le lunghezze d'onda con un particolare orientamento passassero.
Land fondò la Polaroid Corporation nel 1937 per commercializzare la sua nuova tecnologia. I suoi polarizzatori per fogli hanno trovato applicazioni che vanno dall'identificazione di composti chimici agli occhiali da sole regolabili. I filtri polarizzanti sono diventati standard nella fotografia per ridurre i riflessi. Oggi i principi della luce polarizzata sono utilizzati nella maggior parte degli schermi di computer e telefoni cellulari, per migliorare il contrasto, ridurre l'abbagliamento e persino attivare o disattivare singoli pixel.
I filtri polarizzanti aiutano i ricercatori a visualizzare strutture che altrimenti non potrebbero essere viste - dalle caratteristiche astronomiche alle strutture biologiche. Nel mio campo della scienza della visione, l'imaging della polarizzazione localizza classi di sostanze chimiche, come molecole proteiche che fuoriescono dai vasi sanguigni negli occhi malati. La polarizzazione è anche combinata con tecniche di imaging ad alta risoluzione per rilevare danni cellulari sotto la superficie retinica riflettente.
Un nuovo modo per ottenere i dati
Prima dei giorni della cattura digitale ad alta velocità dei dati e dei display ad alta risoluzione a prezzi accessibili, o dell'uso della videocassetta, la fotografia Polaroid era il metodo di scelta per ottenere risultati in molti laboratori scientifici. Esperimenti o test medici necessitavano di un output grafico o pittorico per l'interpretazione, spesso da un oscilloscopio analogico che tracciava una variazione di tensione o corrente nel tempo. L'oscilloscopio è stato abbastanza veloce da acquisire le caratteristiche chiave dei dati, ma la registrazione dell'output per successive analisi è stata una sfida prima che arrivasse la fotocamera istantanea di Land.
Un esempio comune nella scienza della visione è la registrazione dei movimenti oculari. Uno studio di ricerca riportato nel 1960 tracciava la luce riflessa dall'occhio in movimento di un osservatore su uno schermo di un oscilloscopio, che veniva fotografato con una videocamera Polaroid montata, non diversamente dalla videocamera Polaroid di consumo che una famiglia poteva estrarre a una festa di compleanno. Per decenni, i laboratori di ricerca e le strutture mediche hanno utilizzato configurazioni costituite da una videocamera Polaroid e un impianto di montaggio per raccogliere i segnali elettrici visualizzati sugli schermi dell'oscilloscopio. Le dimensioni del formato sono meno abbaglianti rispetto alle moderne risoluzioni digitali, ma erano rivoluzionarie al momento.
Le invenzioni della terra portarono all'uso diffuso della luce polarizzata per caratterizzare tessuti e oggetti, come in questa immagine pseudo-colorata della retina di un paziente diabetico che smaschera le strutture irregolari causate dall'edema. (Ann Elsner, CC BY-ND) Nel 1987, con la fondazione del mio nuovo laboratorio di imaging della retina, non esisteva un metodo economico per fornire output condivisibili delle nostre nuove immagini. Dopo alcuni anni di sforzi per ottenere risultati di alta qualità per conferenze e pubblicazioni, la Polaroid Corporation ci è venuta in soccorso, con la donazione di una stampante, consentendo ai nostri contributi scientifici di raggiungere un pubblico oltre il nostro laboratorio.
Gli occhi non sono telecamere
I contributi di Land vanno oltre la brevettazione di oltre 500 innovazioni e l'invenzione di prodotti che milioni hanno acquistato. La sua comprensione dell'interazione tra luce e materia ha promosso nuovi modi di caratterizzare le sostanze chimiche con la luce polarizzata. E ha fornito approfondimenti sul funzionamento del sistema visivo umano che sembrava aver sfidato le leggi della fisica, inventando quella che chiamava la teoria Retinex della visione dei colori per spiegare come le persone percepiscono una vasta gamma di colori senza che siano presenti le lunghezze d'onda previste nella stanza.
Le stampe rapide possono essere condivise e visualizzate. (Hillary Hartley, CC BY-SA) Nonostante la sua genialità, la Polaroid Corporation alla fine ha attraversato momenti difficili nei decenni successivi alla sua morte nel 1991. Fortemente investito nelle sue vendite cinematografiche, Polaroid non era preparato poiché tutti i livelli del mercato dell'imaging sono diventati digitali, con chiunque, dai fotografi di consumatori ai più alti porre fine agli imager medici e ottici che abbandonano il film e l'elaborazione.
Ma piuttosto che sprofondare nel mercato cinematografico, Polaroid si è reinventato con nuovi prodotti che potrebbero aiutare a produrre il nuovo mondo delle immagini digitali. E in un caso in cui la storia si ripete, Polaroid e altri produttori di fotocamere istantanee godono di una rinnovata popolarità tra le generazioni più giovani che non hanno avuto alcuna esposizione alle versioni originali. Proprio come la piccola Jennifer Land, molte persone oggi vogliono ancora una versione tangibile delle loro foto, proprio ora.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation.
Ann Elsner, Professore di Optometria, Indiana University
